生物打印101：DNA微阵列
DNA微阵列设置
DNA微阵列可以称为DNA芯片或生物芯片。该技术是指附着在固体表面上的微观DNA斑点的集合。科学家通常使用微阵列测量大量基因的表达水平或对基因组的多个区域进行基因分型。那么，这项技术与生物打印有什么关系呢？我们将介绍这项有趣的技术，以及它对整个生物打印的影响。
在生物打印方面，我们必须对微阵列生物打印进行分类。微阵列生物打印是指使用自动液体分配机器人（例如微阵列点样器）以空间可寻址的方式打印包封在水凝胶中的细胞。自动液体分配机器人指的是移液以及通过机器自动化完成的泵送程序。人们可以想到使用可编程注射泵的典型生物打印设置。微阵列点样器是指用于制造微阵列的机器人仪器。该技术将cDNA探针沉积（或“点”）到显微镜载玻片或其他基底上。在遗传学中，互补DNA（cDNA）是在由逆转录酶催化的反应中，由单链RNA（例如，信使RNA（mRNA）或微RNA）模板合成的DNA。细胞通常在纳升体积（30-60nL）内，并且可以分配到功能化载玻片或微柱/微孔芯片平台上。这与我们之前关于DNA的文章以及我们如何谈论微流体有直接关系。这些细胞可以在生长培养基中生长，以支持用于毒理学测定的小型化3D细胞培养物。毒理学分析在生物打印方面很重要，因为人们希望事先确保被打印的材料不会对身体有害或有毒。
微孔芯片和挤压装置
前面提到的微孔芯片可以容纳多达950nL的化合物、重组病毒、生长因子和荧光染料，用于各种细胞分析。由于微柱芯片与微孔芯片是互补的，因此只要简单地将两个芯片夹在一起，微柱上的细胞可以同时暴露在微孔中数百种不同的测试条件下。微柱芯片上的细胞可以暴露在化合物中一段时间，并用荧光染料或荧光标记的抗体染色以评估药物功效和毒性。与传统的2D细胞单层培养相比，微阵列生物打印提供了几个有吸引力的特征，包括生长在3D中的生理相关细胞，基于细胞测定的小型化、节省了宝贵的原材料，如从病人身上获得的原代人细胞，以及检测细胞培养条件的超高通量能力。
在基于微阵列的生物打印中，重要的是要概述为什么在3D中的生理相关的细胞生长、基于细胞的测定的小型化以及测试细胞培养条件的超高通量能力。就微流体而言，人体中的各种细胞结构必须被血管化以接收它们生存所需的营养和气体交换。类似地，体外3D细胞培养需要一定水平的液体循环，这对于密集的3D培养可能是有问题的，其中细胞可能并非都具有足够的营养物质。这在肝细胞培养中特别重要，因为肝脏是高度血管化的器官。基于细胞的测定的小型化允许快速原型制作以及生物打印过程中的低成本实施。高通量筛选（HTS）是一种用于科学实验的方法，尤其用于药物发现并且与生物学和化学领域相关。使用机器人技术，数据处理/控制软件，液体处理设备和敏感检测器，高通量筛选使研究人员能够快速进行数百万次化学、遗传或药理学测试。在体外能够做到这一点，让我们对生物打印在体内的应用更加自信。
高通量筛选
微阵列生物打印技术是一种很有前途的小型化3D细胞培养的高通量方法。样品体积的减少和在短时间内打印数百份样品的速度使这项技术适用于广泛的细胞基分析。最大的问题是学习如何通过微阵列生物打印来控制这些微环境。